基于CRISPR/Cas9研究RFX6对斑马鱼胰腺发育的影响

目的 构建RFX6基因敲除斑马鱼动物模型及初步探究RFX6对斑马鱼胰腺发育的影响。方法 应用CRISPR/Cas9技术,设计针对靶点的gRNA,诱导靶点突变,经测序鉴定得到突变体。结果 成功构建了RFX6基因敲除斑马鱼动物模型,初步研究发现RFX6纯合突变体生长发育迟滞、体型瘦小、呈现糖尿病消瘦体型并且不能产生后代。结论 RFX6在斑马鱼胰腺的发育中占据重要地位,是控制斑马鱼胰腺发育的关键因子。     

Odaph对牙釉质发育影响的初步研究

目的 利用Runx2条件性敲除小鼠的转基因动物模型初步研究Odaph对牙釉质发育的影响。方法 PCR鉴定转基因小鼠的基因型,实时定量PCR实验方法检测Runx2loxp/loxp鼠和K14-cre-Runx2loxp/loxp基因敲除小鼠下颌磨牙区中Amelx,Ambn,Enam,Amtn,Odam,Scpppq1及Odaph基因mRNA的相对表达含量的改变,最后用免疫组化技术检测Runx2及Odaph在基因敲除小鼠下颌磨牙区的表达情况。结果 实时荧光定量PCR结果显示:与野生型小鼠相比,在出生后10 d基因敲除小鼠中Amelx,Ambn,Enam基因mRNA的相对表达量均上调,Amtn,Odam,Scpppq1及Odaph的表达显著下降;免疫组化染色结果显示:Anti-Runx2在出生后10 d敲除型小鼠成釉细胞胞核中呈阴性表达,Anti-Odaph在出生后10 d野生型小鼠成釉细胞远端呈强阳性表达,然而在敲除型小鼠中表达不明显。结论 Odaph在牙釉质发育过程中具有重要作用。     

Unc13基因胰岛β细胞条件性敲除小鼠模型的构建和鉴定

目的 构建Cre重组酶系统调控的Unc13基因胰岛β细胞条件性敲除小鼠,为Unc13基因在胰岛素分泌中扮演的角色和作用机制的体内实验研究提供更特异的动物模型。方法 运用CRISPR/Cas9技术构建Unc13^flox/flox转基因小鼠,将其与胰岛β细胞特异性表达Cre重组酶（Ins2-cre）工具鼠进行杂交,采用聚合酶链反应（polymerase chain reaction,PCR）和测序等方法对其子代小鼠的基因型进行鉴定,并对该基因敲除（knock out,KO）小鼠及其同窝野生（wild type,WT）小鼠的体质量、糖耐量、胰岛素分泌水平进行测定。结果 成功构建胰岛β细胞特异性Unc13基因条件性敲除小鼠（以下简称为Unc13 KO鼠）。进一步研究显示Unc13 KO鼠与WT鼠相比,体质量无明显变化,但糖耐量受损,胰岛素第一时相分泌下降。结论 成功构建了Unc13基因胰岛β细胞条件敲除小鼠动物模型,为探讨Unc13基因在糖尿病发生、发展中的作用提供研究平台。     

纳米TiO2联合Cu2+对斑马鱼胚胎发育毒性的影响

目的 考察纳米TiO₂与Cu²⁺联合暴露对斑马鱼胚胎发育毒性的影响。 方法 采用AB系斑马鱼为动物模型,以斑马鱼胚胎在72 hpf孵化率、96 hpf死亡率及120 hpf畸形率为指标,评价纳米TiO₂联合Cu²⁺对斑马鱼胚胎发育的毒性作用。 结果 (0.12~4)mg/L Cu²⁺对斑马鱼胚胎具有较强的毒性作用;(0~200)mg/L纳米TiO₂对斑马鱼胚胎发育无明显影响。纳米TiO₂与Cu²⁺联合暴露对斑马鱼胚胎有一定的发育毒性,但与单独Cu²⁺暴露相比,斑马鱼胚胎的死亡率、畸形率明显下降,孵化率明显上升。 结论 纳米TiO₂联合Cu²⁺在一定程度上降低了Cu²⁺对斑马鱼胚胎的发育毒性作用。     

ether-a-go-go相关基因通道在胰岛β-细胞中的作用

目的 探究ether-a-go-go相关基因（ether-a-go-go related gene,ERG）通道在胰岛β-细胞中的作用。方法 提取野生型（wild type,WT）与ERG基因敲除型（knockout,KO）小鼠胰岛β-细胞,利用全细胞膜片钳技术记录钾离子电流与动作电位,分析敲除ERG基因后钾电流与动作电位的变化。对两组小鼠进行腹腔注射葡萄糖耐量实验,分析基因敲除后小鼠糖耐量的变化,探究ERG基因是否对体内血糖浓度有影响。结果 在两组小鼠胰岛β-细胞中记录到的钾离子电流均呈现内向整流趋势,KO组钾离子电流明显减小,动作电位时程明显延长。动物实验中,KO组小鼠糖刺激2 h后血糖浓度较WT组显著降低。结论 ERG通道电流是胰岛β-细胞中钾离子电流的重要组成部分,可显著影响动作电位时程,进而影响体内血糖浓度。     

应用CRISPR/Cas9技术制备MrgD基因敲除小鼠模型

目的 利用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立MrgD基因敲除的小鼠模型,为研究MrgD基因在糖、脂代谢中的作用提供实验工具。方法 根据MrgD基因第一外显子碱基序列,设计针对MrgD基因的sgRNA（single guide RNA）,构建sgRNA表达质粒,利用T7RNA聚合酶体外转录sgRNA和Cas9后,将Cas9 mRNA和sgRNA对C57BL/6J小鼠的受精卵进行显微注射。使用基因测序检测MrgD基因碱基的突变情况。结果 获得了MrgD基因突变的F2代纯合子小鼠,即MrgD基因缺失173bp的小鼠。并且,初步研究显示MrgD基因纯合突变小鼠在普通饲料喂养下糖、脂代谢正常。结论 成功构建了MrgD基因敲除小鼠动物模型,为探讨MrgD基因在糖尿病发生发展中的作用提供研究平台。     

KCNH6基因肝脏特异性敲除小鼠的构建及其初步应用

目的 构建KCNH6基因肝脏细胞特异性敲除小鼠,并监测其肝脏血脂变化。方法 运用Cas9技术构建KCNH6^flox/flox转基因小鼠,将其与肝脏细胞特异性表达Cre重组酶工具鼠（Alb-cre）进行杂交,采用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）方法鉴定基因型。监测基因敲除小鼠和同窝对照小鼠的体质量和进食量。分别检测8周和20周雌雄各两组小鼠的三酰甘油、胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇。结果 成功构建KCNH6基因肝脏细胞特异性敲除小鼠,其基因型为KCNH6^flox/flox/Cre^T。与同窝对照组相比,基因敲除小鼠的体质量和进食量均无明显变化。8周雄性和雌性小鼠的血脂无明显变化。20周时雄性小鼠的胆固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白胆固醇均有明显升高。结论 成功构建了KCNH6基因肝脏细胞特异性敲除小鼠动物模型,成年雄性小鼠存在肝脏血脂代谢异常。动物模型的构建为探讨KCNH6基因在肝脏脂代谢中的作用提供重要研究平台。     

肝细胞条件性Eva1a/Tmem166基因敲除小鼠的表型分析

目的 应用Cre-LoxP技术构建自噬相关基因Eva1a肝细胞条件性敲除小鼠初步探讨Eva1a基因敲除对小鼠表型的影响。方法 LoxP标记的Eva1a^flox/+小鼠与Alb-Cre工具鼠通过多次繁殖杂交,构建纯合型肝细胞条件性Eva1a基因敲除(Eva1a^flox/flox: Alb-Cre)小鼠模型。选取Eva1a^flox/flox: Alb-Cre小鼠与同窝野生(Eva1a^flox/flox)小鼠雌雄进行体质量、肝指数、肝脏组织学、肝功能、糖脂代谢以及细胞自噬等表型分析。结果 Eva1a纯合型基因敲除小鼠无胚胎致死现象,出生后一般生理状况良好。常规饲养条件下,肝脏Eva1a基因条件性敲除在小鼠体质量、肝脏外观以及组织结构、肝指数、肝功能、糖脂代谢及自噬等与野生型小鼠差异无统计学意义。结论 肝细胞条件性Eva1a基因敲除对小鼠生理条件下的表型无显著影响,为进一步探讨Eva1a在肝脏疾病状态下的作用及分子机制提供了动物模型。     

GPIHBP1基因敲除小鼠在严重高三酰甘油血症急性胰腺炎导致肺损伤研究中的应用

目的 旨在通过基因修饰的高三酰甘油血症小鼠建立急性胰腺炎模型,观察胰腺与肺病理改变。方法 采用野生小鼠与糖基化磷脂酰肌醇锚定高密度脂蛋白结合蛋白1（glycosylphosphatidylinositol-anchored high-density lipoprotein binding protein 1,GPIHBP1）基因敲除小鼠,腹腔注射雨蛙素,诱导急性胰腺炎,检测血浆脂质与不同时间下淀粉酶活性,观察胰腺与肺组织病理形态改变。结果 GPIHBP1基因敲除小鼠的血浆三酰甘油极度升高,在诱导急性胰腺炎后,淀粉酶活性明显改变,胰腺病理损伤加重,同时伴有肺损伤病变,肺泡灌洗液细胞数目明显增加。结论 GPIHBP1基因敲除小鼠诱导急性胰腺炎后,胰腺与肺病理损伤明显加重,对进一步探讨高脂血症急性胰腺炎导致肺损伤及远隔器官损伤的发病机制具有一定的意义。     

斑马鱼3号染色体血红蛋白基因敲除对心血管发育的影响

目的：研究斑马鱼3号染色体血红蛋白基因敲除后心血管发育的差异及可能的机制。方法：利用CRISPR/Cas9敲除斑马鱼3号染色体血红蛋白基因hbba2到hbae3片段,获得杂合突变体斑马鱼(Hb^+/-)。检测Hb^+/-与野生型斑马鱼(WT)受精卵的血红蛋白含量及分布,观察血管的发育,统计两者5月龄红细胞数量,并采用成年斑马鱼心脏转录组测序分析,qRT-PCR进行验证。结果：Hb^+/-胚胎血红蛋白含量明显减少,且在受精后50 h的胚胎中异位分布。Hb^+/-腹部主血管与共同基静脉相对WT发育迟缓,肠下静脉发育更快,尾部节间血管增生;而Hb^+/-和WT成鱼红细胞数量的差异无统计学意义(P>0.05)。对成年斑马鱼心脏转录组分析发现,血红蛋白水平降低导致nos2b、cybb上调,hif3a下调,并激活了线粒体的代偿保护机制。结论：血红蛋白基因敲除影响了胚胎时期斑马鱼的血红蛋白水平和血管发育,通过调控基因表达和线粒体的补偿机制可维持成鱼的正常生理活动。     

基于基因敲除的炎性肠疾病复合动物模型研究进展

建立合适的动物模型对于研究炎症性肠疾病（IBD）的机制以及探索新的治疗途径具有重要意义。单敲除某些与人类IBD易感性相关的基因并不表现为IBD的症状或症状较轻,而结合其他造模因素建立的复合动物模型能更好地模拟IBD的临床特征。本文主要介绍了三类新型复合动物模型的具体特点：基因双重敲除动物模型较单基因敲除模型的建立周期更短、疾病症状更明显;螺杆菌复合基因敲除模型有助于研究微生物感染在IBD发病机制中的作用;在基因敲除的基础上特异性缺失某种免疫细胞可用于研究该免疫细胞在IBD发展中的作用。这些模型在一定程度上有助于探索IBD的机制,其中Muc2/IL-10双重敲除模型有望成为IBD遗传学研究的重要动物模型。     

Rap1基因在斑马鱼胚胎早期发育过程中的时空表达谱研究

目的：选择斑马鱼作为实验动物模型,研究Rap1基因在胚胎早期发育过程中的时空表达规律。方法从斑马鱼胚胎cDNA中克隆Rap1基因片段,将Rap1基因片段和pCS2＋质粒进行体外连接重组,重组质粒经双酶切、菌落聚合酶链反应（PCR）及测序鉴定正确后,经T3RNA体外转录体系合成DIG标记的Rap1基因反义mRNA探针,采用整胚原位杂交方法检测Rap1在斑马鱼胚胎早期发育过程的表达情况。结果在斑马鱼胚胎0．75 hpf的细胞分裂连接处、3．70 hpf和6．00 hpf的动物极、12．00～72．00 hpf的脊索神经部位均可见Rap1基因的阳性杂交信号。结论 Rap1基因在斑马鱼脊索神经系统的早期发育过程中可能起到重要的调控作用。     

应用TALEN技术敲除gata4基因建立斑马鱼先天性心脏病模型

目的人工构建TALEN靶向敲除载体敲除gata4基因,建立斑马鱼先天性心脏病动物模型。方法采用单元组装法构建靶向敲除gata4基因的载体,将其体外转录成TALEN mRNAs,通过显微注射的方式注入单细胞期受精卵中,胚胎检测TALEN的敲除效率,再通过剪尾、酶切、测序筛选发生基因突变的斑马鱼及突变的类型。结果酶切、测序结果证实成功构建出正确的gata4靶向敲除载体,注入斑马鱼受精卵中,发生基因敲除的效率为35.18%,通过剪尾、PCR、酶切检测成功地筛选出了发生基因突变的斑马鱼,测序结果显示出不同种类的gata4基因突变。结论成功构建gata4基因敲除的斑马鱼动物模型,为进一步研究人类gata4基因突变引起先天性心脏病的发病机制提供了良好的动物模型。     

g6pd基因在野生型斑马鱼胚胎发育过程中的表达

目的: 观察g6pd基因在野生型斑马鱼胚胎早期发育过程中的表达情况。方法: 利用基因数据库和BLAST软件分别进行g6pd基因的共线性分析和G6pd蛋白质序列相似性分析。原位杂交技术观察不同时相斑马鱼胚胎中g6pd基因的表达;构建g6pd-EGFP-pCS²⁺重组质粒,并将其显微注射入斑马鱼胚胎内,荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白表达;蛋白质印迹法检测24、48、72 hpf斑马鱼胚胎中G6pd蛋白的表达量;改良G6pd定量比值法检测24、48、72 hpf斑马鱼胚胎中G6pd酶活性。结果: g6pd基因在进化过程中相对保守,斑马鱼与人类的G6pd蛋白质相似度为88%,斑马鱼与小鼠的G6pd蛋白质相似度为87%。原位杂交试验结果显示,g6pd基因主要表达于斑马鱼的造血组织,显微注射g6pd-EGFP-pCS²⁺重组质粒后观察的结果与原位杂交试验结果一致。24、48、72 hpf斑马鱼胚胎中G6pd蛋白相对表达量分别为1.44±0.03、1.47±0.05、1.54±0.02,差异无统计学意义（P > 0.05）;G6pd酶活性分别为1.74±0.17、1.75±0.12、1.71±0.22,差异无统计学意义（P > 0.05）。结论: 成功观察到斑马鱼体内g6pd基因表达部位及其变化规律,并测定了不同发育时相斑马鱼胚胎中G6pd蛋白表达和酶活性,为建立斑马鱼G6PD缺乏症模型奠定了基础。     

心脏发育候选致病基因KIAA0196斑马鱼品系的建立及初步机制研究

目的：探究KIAA0196基因对心脏发育的影响及斑马鱼品系的建立。方法：提取先天性心脏病患者外周 血和gDNA,采用拷贝数变异和靶向序列分析筛选出候选致病基因。用CRISPR/Cas9技术建立KIAA0196基因敲除斑 马鱼品系。对野生型和突变型斑马鱼进行解剖和组织学染色,观察心脏形态、大小及环化方向等表型。结果：通过 CRISPR/Cas9技术成功构建了斑马鱼KIAA0196基因敲除品系。受精后60 h,突变个体(杂合子+纯合子)显微镜检查显 示心包积液、心脏受压和尾部严重卷曲。突变型斑马鱼与野生型相比,心脏存在心房缩小,心室增大,心肌细胞更 加松散等缺陷。结论：KIAA0196基因在心脏发育过程中起重要的调控作用,该基因可能为先天性心脏病的致病候选 基因。     

胰岛素样生长因子结合蛋白-2参与斑马鱼胚胎心血管系统发育的实验研究

 目的 通过显微注射吗啡啉修饰的反义寡核苷酸制作斑马鱼IGFBP-2基因表达下调的动物模型,观察IGFBP-2表达下调导致斑马鱼胚胎心脏血管发育的异常表型及其对心脏发育相关基因表达的影响。方法 胚胎整体原位杂交验证IGFBP-2基因在斑马鱼胚胎发育早期的时空表达谱。特异抑制IGFBP-2基因启动子的吗啡啉（morpholino,MO）和标准对照吗啡啉（Con-MO）由Gene-Tools公司设计合成。设置0.05、0.10、0.25和1.0 mmol/L 4个不同浓度梯度的IGFBP-2 MO注射组,观察不同注射浓度对斑马鱼胚胎心脏异常表型发生率和死亡率的影响,并与Con-MO注射组以及野生型（Wild type,Wt）对照组比较。详细记录0.25 mmol/L浓度 IGFBP-2 MO注射组不同发育时段斑马鱼胚胎心脏发育的异常表型。荧光显微镜下观察IGFBP-2 EGFP重组质粒单独以及与IGFBP-2 MO或Con-MO共注射后12hpf胚胎的绿色荧光表达。原位杂交比较IGFBP-2 MO注射组与Wt组斑马鱼心房标记基因Amhc的表达情况;观察IGFBP-2基因下调的Vmhc-EGFP转基因斑马鱼心室特异性绿色荧光的变化;显微血管荧光造影显示IGFBP-2 MO注射组与Wt组胚胎外周血管发育的差异。结果 斑马鱼胚胎早期的发育过程中,IGFBP-2基因在眼球、中脑和肝脏先后表达。0.25 mmol/L浓度MO注射组12 hpf存活的胚胎在48 hpf有59.6%发生心脏发育的异常表型,包括心管搏动无力、心包水肿和房室环化障碍,部分胚胎发生心房扩大、房室反流伴循环瘀滞,且畸形随发育时间推移加重。接受单独显微注射IGFBP-2 EGFP重组质粒和与Con-MO共同注射的Wt胚胎12 hpf出现明显的绿色荧光表达,而重组质粒与IGFBP-2 MO共同注射的胚胎几乎无荧光表达,证实MO下调斑马鱼胚胎IGFBP-2基因的有效性。48 hpf胚胎整体原位杂交显示IGFBP-2 MO注射组心房特异标记基因Amhc的表达下调;48 hpf IGFBP-2基因下调的Vmhc-EGFP转基因斑马鱼心室特异绿色荧光蛋白的表达减弱;60 hpf IGFBP-2 MO注射组显微血管荧光造影显示体节间血管显影稀疏紊乱。结论 显微注射IGFBP-2 MO能够有效实现斑马鱼胚胎的IGFBP-2基因下调。IGFBP-2基因下调导致斑马鱼胚胎心脏血管的异常表型,并抑制心脏发生基因Amhc和Vmhc的表达。IGFBP-2在斑马鱼胚胎心血管系统的正常发育过程中起到重要作用。     

敲除Sirt3后激活自噬对阿尔茨海默病有保护作用

目的: 探究Sirt3在阿尔茨海默病（AD）发生发展中的作用及可能机制。方法: 体内实验以C57BL/6野生型小鼠和Sirt3基因敲除小鼠为对象,采用腹腔注射D-半乳糖联合脑定位注射β-淀粉样蛋白（Aβ）_1-40建立AD小鼠模型。莫里斯（Morris）水迷宫实验、自发活动开场实验和悬尾实验观察造模前后小鼠学习记忆和焦虑抑郁状态的改变,免疫荧光染色观察脑内海马区域Aβ沉积情况,蛋白质印迹法检测小鼠脑组织中自噬和凋亡相关蛋白表达。体外实验选小鼠皮层原代细胞作为对象,给予Aβ_1-40建立AD体外模型,MTT法检测细胞活性。结果: 体内实验结果显示,野生型小鼠诱发AD后平台潜伏期延长（P < 0.05）,穿越平台次数减少、目标象限停留时间缩短（均P < 0.05）,提示造模后小鼠的学习记忆能力下降;而Sirt3敲除能够缓解AD所致的学习记忆障碍（均P < 0.05）。相较于野生型小鼠,Sirt3基因敲除小鼠脑内海马区域的Aβ沉积减少（P < 0.05）,凋亡蛋白cleaved caspase 3表达减少（P < 0.05）。另外,野生型小鼠诱发AD后LC3-Ⅱ和P62蛋白表达增加（均P < 0.05）,提示自噬流受阻;而Sirt3基因敲除小鼠诱发AD后LC3-Ⅱ蛋白表达增加,P62蛋白表达减少（均P < 0.05）,提示自噬被激活。小鼠皮层原代细胞AD模型中,Sirt3基因敲除的细胞较野生型细胞死亡减少（P < 0.05）;加用自噬抑制剂氯喹后,Sirt3基因敲除的保护作用消失（P < 0.05）。结论: Sirt3敲除对于D-半乳糖联合Aβ_1-40诱发的AD有保护作用,这种保护作用可能与自噬流活化有关。     

斑马鱼模型在糖尿病研究中的应用

作为一种模式生物,斑马鱼具有其他动物模型所不具备的诸多优势,非常适用于进行人类疾病建模及机制研究。斑马鱼胰腺经历两次发育分化过程,其间伴有多种信号途径的活化参与。成鱼的胰腺结构与其他动物胰腺相似,能分泌包括胰岛素在内的多种激素。斑马鱼胰腺及对胰岛素敏感的肝脏、肌肉等这些与代谢调控相关的主要器官及外周组织,在进化上具有保守性,糖代谢调控机制也与其他哺乳动物相似,这使得斑马鱼非常适用于糖代谢调控研究。除利用STZ诱导胰岛β细胞凋亡造成斑马鱼糖尿病模型外,高糖溶液交替暴露及外源性干预代谢相关信号途径也可以造成斑马鱼血糖升高。成鱼血糖水平、幼鱼组织糖含量、视网膜及视网膜血管形态变化是目前斑马鱼糖尿病模型研究中的常用检测指标。